不銹鋼(gang)電化(hua)學(xue)著彩色酸性(xing)溶液成分和工(gong)藝條(tiao)件見表9-9。配(pei)方(fang)2 (見表9-9)的說明 。本配(pei)方(fang)由(you)廣(guang)東工(gong)業大學(xue)材料系 李瑜煜、謝致(zhi)微(wei)、黎樵燊、張文雄提出。

1. 對SUS304不(bu)銹(xiu)鋼陽極氧(yang)化著金黃色技術(shu)的研(yan)究(jiu)

   運用正交試驗法確定最佳(jia)配方和(he)工藝條件，獲得的不銹(xiu)鋼著色膜(mo)光亮美觀，呈金黃色。

2. 工藝條件對著色(se)的影響(xiang)

①. 溫度(du)

  以(yi)最(zui)佳(jia)配方在不同溫度(du)下(xia)進行著色，結果(guo)見表(biao)9-10。

 注：1. 點蝕溶液為(wei)鹽酸250mL/L+重鉻酸鉀30g/L+蒸餾水750mL/L.

       2. 電(dian)流密度0.4A/d㎡,著色時(shi)間(jian)3min.

       3. 電解固化(hua)10min,封(feng)閉處理(li)5min.

  隨著(zhu)溫(wen)度的上(shang)升(sheng)，著(zhu)色膜的色調加(jia)深，膜厚增(zeng)加(jia)，可(ke)見溫(wen)度的升(sheng)高加(jia)速了(le)氧(yang)化成膜，同時，膜的耐蝕性、耐磨性均(jun)提高，但光澤和光潔(jie)度變差，這(zhe)是由于高溫(wen)下輕微(wei)過(guo)蝕所(suo)致。實驗結果(guo)表明，對于金黃色膜，最(zui)佳著(zhu)色溫(wen)度為50℃.

②. 電流密度的影響

 以最(zui)佳溫度和最(zui)佳配方為基準，不同的電流密度對著色的影響見(jian)表9-11.

 由表9-11可知(zhi)，隨著(zhu)電(dian)流密度(du)的(de)上升(sheng)，著(zhu)色(se)膜(mo)的(de)色(se)調加深，膜(mo)厚增加，耐蝕(shi)性(xing)及耐磨(mo)性(xing)亦隨之增加，且兩者(zhe)都在(zai)0.5A/d㎡附近達到最大(da)值，隨后反而降(jiang)低，可見電(dian)流密度(du)的(de)升(sheng)高加速了氧化膜(mo)成膜(mo)，但電(dian)流密度(du)過大(da)，反而導(dao)致(zhi)膜(mo)的(de)溶解速率增大(da)，使膜(mo)厚降(jiang)低，甚至導(dao)致(zhi)過蝕(shi)，使表面光澤(ze)和光潔度(du)變(bian)差。實(shi)驗(yan)結果表明，對于金黃(huang)色(se)膜(mo)，最佳(jia)著(zhu)色(se)電(dian)流密度(du)為0.4A/d㎡.

③. 著色時間的影響(xiang)

表9-12為最佳(jia)配方，最佳(jia)溫度(du)、最佳(jia)電流密度(du)下不同著色(se)時間對著色(se)的影響。

由(you)表(biao)9-12可見，隨著(zhu)時(shi)間的(de)延(yan)長，著(zhu)色(se)膜的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)和耐(nai)(nai)磨性(xing)增加(jia)，6min后，著(zhu)色(se)膜的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)及耐(nai)(nai)磨性(xing)基本保(bao)(bao)持不變，其色(se)調保(bao)(bao)持棕(zong)褐色(se)；但時(shi)間太長，如(ru)30min,反而(er)引(yin)起過蝕(shi)，導(dao)致表(biao)面光澤和光潔度(du)變差(cha)。對金黃色(se)膜，著(zhu)色(se)時(shi)間以3min為宜。

3. 著(zhu)色液成分(fen)的優選和作用(yong)

①. 硫酸(suan)

 隨著硫(liu)酸(suan)濃度的升高，試樣(yang)的腐蝕和(he)氧化(hua)速(su)率增加較快，氧化(hua)膜膜厚增加，耐蝕性和(he)耐磨性提高，但濃度超(chao)過450mL/L后出現(xian)輕微過蝕，引起表面光(guang)澤和(he)光(guang)潔度變差，最(zui)佳硫(liu)酸(suan)含量(liang)為400mL/L.

②. 鉻酐

 主要作為(wei)氧化劑，能(neng)(neng)有效(xiao)地提(ti)高膜的耐(nai)蝕性(xing)和光潔度。考慮到環保因素，盡可能(neng)(neng)降低鉻(ge)酐含量，經過正交(jiao)試驗，鉻(ge)酐為(wei)20g/L.

③. 硫酸錳作(zuo)為(wei)氧化(hua)促進(jin)劑，能(neng)加速氧化(hua)和提高膜的結(jie)合力，正(zheng)交試驗優選(xuan)為(wei)3g/L.

④. 乙(yi)酸鈉(na)作為穩定劑(ji)，起(qi)到穩定槽液的作用，正(zheng)交試驗(yan)優選為10.5g/L.

⑤. 添加劑YZ-03能有效地(di)提高膜的(de)耐磨性(xing)、光澤和重現性(xing)。正交(jiao)試驗優(you)選為40g/L.

4. 前處理

不銹鋼機械拋光→清洗→化(hua)學除(chu)油→清洗→電化(hua)學拋光→清洗→活化(hua)（硫酸30%,溫(wen)度0~60℃,時間3~5min)→著色。

5. 后處理

著色(se)后→清(qing)洗(xi)(xi)→電解(jie)固膜(mo)處理(li)→清(qing)洗(xi)(xi)→封(feng)閉處理(li)→清(qing)洗(xi)(xi)→熱風干燥→成品。

①. 電解固(gu)膜處(chu)理

   a. 鉻(ge)酐(gan)(gan)含量對(dui)著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)硬化(hua)的(de)影響。著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)分別(bie)在鉻(ge)酐(gan)(gan)100g/L、180g/L、250g/L的(de)固化(hua)液中(zhong)固化(hua)，實驗(yan)結果(guo)表(biao)明，鉻(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度對(dui)固化(hua)效果(guo)的(de)影響不(bu)明顯(xian)，著(zhu)(zhu)色(se)(se)(se)(se)膜(mo)的(de)色(se)(se)(se)(se)調基本保(bao)持(chi)金黃色(se)(se)(se)(se)，耐(nai)蝕耐(nai)磨性稍(shao)有提高。鉻(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度高的(de)固化(hua)液使用壽命較長，建議鉻(ge)酐(gan)(gan)濃(nong)度為(wei)180g/L.

   b. 固(gu)化溫度的影響。著色(se)(se)膜(mo)在27℃、50℃、70℃下的固(gu)化實驗表明(ming)，溫度升高(gao)(gao)，著色(se)(se)膜(mo)顏色(se)(se)加深，耐磨耐蝕性稍微提高(gao)(gao)，但效果不明(ming)顯(xian)。從(cong)節能和操作環(huan)境考慮，建(jian)議固(gu)化溫度以(yi)室溫為佳(jia)。

   c. 固化(hua)電流密度(du)的(de)影響。不同固化(hua)電流密度(du)下的(de)固化(hua)實驗結果見表9-13。

  由表9-13可見，在0.6A/d㎡ 電(dian)流(liu)密(mi)度(du)下(xia)固(gu)化略(lve)顯不足，耐蝕耐磨(mo)(mo)性略(lve)差，1.0A/d㎡ 較理(li)想，電(dian)流(liu)密(mi)度(du)太大，如2.0A/d㎡,陽極(ji)析(xi)出大量氣泡(pao)，引起著色膜(mo)疏松(song)，使其耐磨(mo)(mo)耐蝕性降低。建議固(gu)化電(dian)流(liu)密(mi)度(du)以1.0A/d㎡ 為(wei)宜。

  d. 固化時間對固化效果的影響。

    不同固(gu)(gu)化(hua)時間(jian)即5min、10min、20min,固(gu)(gu)化(hua)結(jie)果表明，固(gu)(gu)化(hua)時間(jian)對固(gu)(gu)化(hua)效(xiao)果的影響(xiang)不明顯。這是因為(wei)(wei)固(gu)(gu)化(hua)過程進(jin)行(xing)得較快之(zhi)故，當(dang)反應物填充膜微(wei)孔后，反應即趨于(yu)停止。建議采用(yong)固(gu)(gu)化(hua)時間(jian)以(yi)10min為(wei)(wei)宜。

②. 封閉處(chu)理

   為進一步提高著色膜的質量，采用1%硅酸鈉溶液，NazSiO₃對經固化處理后的著色膜進行浸泡沸騰5min的封閉處理。

6. 著色膜性能檢(jian)驗

  ①. 耐人工雨水(shui)、天(tian)然海水(shui)腐蝕實驗(yan)

  著色(se)試(shi)樣在人工雨水(shui)、自然海水(shui)中(zhong)室溫浸泡300小(xiao)時后(hou)，顏色(se)無變化(hua)，表面光潔(jie)度好，均未出(chu)現(xian)點蝕(shi)，可見(jian)著色(se)膜(mo)具有(you)良好的(de)耐自然介(jie)質腐(fu)蝕(shi)性能，適宜作戶外裝飾(shi)材料。

  ②. 點滴實驗

   用40%FeCl₃對著色膜進行點滴實驗的時間為42'40”，未著色試樣為2'3”，著色試樣的耐蝕性優于未著色樣。

  ③. 膜的附著(zhu)力檢驗

   將著色膜劃上方格后彎曲180°,未見(jian)任何剝落現象(xiang)，可(ke)見(jian)著色膜與基(ji)體結合牢(lao)固。

  ④. 耐磨性檢驗

   著色(se)膜(mo)試樣(yang)(yang)進行1.5N負載的圖釘來回(hui)刻(ke)劃實驗(yan)(yan)，其表面未見(jian)明顯劃痕(hen)。同時，試樣(yang)(yang)經受負載5.0N的橡(xiang)皮270次(ci)摩擦未見(jian)脫色(se)，可見(jian)著色(se)膜(mo)的耐磨(mo)(mo)性(xing)(xing)較好(hao)。同時，實驗(yan)(yan)表明，經固化處(chu)(chu)(chu)理(li)后的和封(feng)閉處(chu)(chu)(chu)理(li)后的著色(se)膜(mo)的耐磨(mo)(mo)性(xing)(xing)明顯優于未固化和封(feng)閉處(chu)(chu)(chu)理(li)的著色(se)膜(mo)的耐磨(mo)(mo)性(xing)(xing)。